第五章 电路交换技术(2015)

电路交换技术和特点电路交换技术是一种在电信网络中使用的通信方式，它的特点是通过建立专用的通信路径来传输数据，每个通信路径都是独占的，只有发送和接收数据的两个节点可以使用该路径进行通信。

下面将从原理、特点和应用方面详细介绍电路交换技术。

一、原理电路交换技术的原理是在通信前需要建立一条专用的通信路径，该路径在整个通信过程中都会被占用。

当通信开始时，发送方和接收方之间的通信路径会被预先分配，并在通信过程中始终保持连接。

在通信结束后，该通信路径会被释放，可以被其他通信所使用。

整个通信过程中，通信路径只能由发送方和接收方使用，其他节点无法干扰。

二、特点1. 独占性：电路交换技术为通信双方建立了一条独占的通信路径，通信过程中该路径不会被其他节点占用。

这种独占性保证了通信的稳定性和可靠性。

2. 时延低：由于通信路径被预先分配，通信数据可以直接在该路径上传输，减少了数据传输的时延。

这使得电路交换技术在实时通信场景中表现出色。

3. 高带宽：由于通信路径是专用的，它可以提供较高的带宽，能够满足大流量数据传输的需求。

4. 支持端到端连接：电路交换技术可以在通信的两个节点之间建立端到端的连接，确保数据的完整性和可靠性。

5. 适用于长时间通信：电路交换技术适用于长时间的通信，因为通信路径在通信开始时就被分配，并且在通信结束后才会被释放，可以持续进行数据传输。

三、应用电路交换技术主要应用于传统的电话通信网络中，如公共交换电话网（PSTN）。

在电话通信中，通信双方需要建立一条专用的通信路径，然后进行语音或数据的传输。

此外，电路交换技术也可以用于视频会议、实时视频传输等需要高带宽和实时性的应用场景中。

总结起来，电路交换技术是一种通过建立专用的通信路径来传输数据的通信方式。

它具有独占性、时延低、高带宽、支持端到端连接等特点，适用于长时间通信和实时通信场景。

在传统的电话通信网络和一些需要高带宽和实时性的应用中得到广泛应用。

四种交换技术从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和异步传输模式等发展过程。

一、电路交换电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，交换机进行转接并为双方建立连接，独占一条物理线路进行通信，等一方挂机后，交换机就把双方的线路断开，为双方各自开始一次新的通话做好准备。

电路交换的动作，就是在通信时建立(即连接)电路，通信完毕时拆除(即断开)电路，至于在通信过程中双方传送信息的内容，与交换系统无关。

它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。

但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。

电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。

二、报文交换报文交换不要求在两个通信结点之间建立专用通路。

发送端把要发送的信息组织成一个数据包——报文，该报文中含有目标结点的地址，完整的报文在网络中逐点向前传送。

每一个结点接收整个报文，检查目标结点地址，然后根据网络中的交通情况在适当的时候转发到下一个结点。

经过多次的存储——转发，最后到达目标，因而这样的网络叫存储——转发网络。

—1—其中的交换结点要有足够大的存储空间（一般是磁盘），用以缓冲收到的长报文。

交换结点对各个方向上收到的报文排队，逐个找出下一个转发结点，然后再转发出去，这些都带来了排队等待延迟。

报文交换的优点是不建立专用链路，线路利用率较高，这是由通信中的等待时延换来的。

三、分组交换分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成多个更小的等长部分，每个部分叫做一个数据段。

在每个数据段的前面加上一些必要的控制信息组成的首部，就构成了一个分组。

首部用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。

进行分组交换的通信网称为分组交换网。

分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。

它兼有电路交换和报文交换的优点。

分组交换主要有两种方式：数据报方式和虚电路方式。

电路交换原理一、电路交换基本概念1. 电路交换的定义电路交换是一种通过建立一条物理通路来实现数据通信的技术。

在电路交换中，通信的两个端点需要在通信前建立一个物理通路，直到通信结束时才会释放该通路。

这种通路可以是实际的电路线路或其它专用媒体（如卫星通讯、光纤通讯等）。

① 建立通路时间较长，但通信质量稳定且可靠。

② 数据传输速率稳定，传输延时少，实时性好。

③ 通路固定占用，资源利用率低。

① 信道：电路交换中，信道指建立的物理通路，由各种媒体构成。

② 交换机：通常由电话交换机或路由器等网络设备组成，用于建立和断开通路。

③ 终端设备：使用电路交换服务的设备，如电话、传真机、调制解调器等。

电路交换的基本工作原理如下：2. 交换机建立通路3. 通信过程中占用通路在通信过程中，该通路将被占用，并且只能被呼叫双方使用。

此时，通路占用的资源将不可用于其它通信。

4. 通信结束通路释放三、电路交换的优缺点1. 优点② 通信质量可靠，在通信过程中可以保证数据的完整性和正确性。

2. 缺点① 建立和释放通路耗时较长，资源利用率低。

② 通路占用导致通讯资源的浪费。

四、电路交换的应用和发展1. 应用领域电路交换最早应用于电话通信，随着科技的不断发展，电路交换也逐渐应用于其它领域，如在线游戏、视频直播、视频会议等等。

2. 发展趋势在现代通讯技术的不断发展中，电路交换虽然仍然占据一定的市场份额，但是由于其资源利用率低，建立连接时间长等缺点，越来越多的应用场景中被替代。

目前，大多数的在线游戏、视频直播等场景中已经使用数据报或数据报文交换技术替代电路交换技术，而电路交换技术则主要应用于一些对数据传输质量有较高要求的业务场景，如国际长途电话等。

五、总结电路交换是一种建立物理通路进行数据通信的技术。

虽然具有传输稳定、实时性好等优点，但是其建立和释放通路时间较长，资源利用率低等缺点也限制了其应用范围。

随着科技的不断进步和网络技术的发展，电路交换正在逐渐被替代，其应用领域也在不断缩小。

三种交换技术的简介1．电路交换技术网络交换技术共经历了四个发展阶段，电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和ATM技术。

公众电话网（PSTN网）和移动网（包括GSM网和CDMA网）采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。

这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设备成本较低，但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态，分配的电路都一直被占用。

2．报文交换技术报文交换技术和分组交换技术类似，也是采用存储转发机制，但报文交换是以报文作为传送单元，由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败。

在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电报网。

报文交换比分组交换出现的要早一些，分组交换是在报文交换的基础上，将报文分割成分组进行传输，在传输时延和传输效率上进行了平衡，从而得到广泛的应用。

3．分组交换技术电路交换技术主要适用于传送话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。

首先数据通信具有很强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大，如果采用电路交换技术，若按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费，如果按照平均比特率分配带宽，则会造成数据的大量丢失。

其次是和语音业务比较起来，数据业务对时延没有严格的要求，但需要进行无差错的传输，而语音信号可以有一定程度的失真但实时性一定要高。

分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。

电路交换技术教案一、引言电路交换技术是通信领域中的一项关键技术，它通过建立一条物理通路（电路）来实现通信。

本教案将介绍电路交换技术的基本概念、原理和应用，帮助学生掌握该技术的基本知识和操作技能。

二、基本概念2.1 电路交换技术的定义•电路交换技术是一种在通信过程中建立、使用和释放通信电路的方法，利用这种方法可以保证通信质量和通信速率。

•与电路交换技术相对的是分组交换技术，分组交换技术将数据进行分组并以数据包的形式传输。

2.2 电路交换技术的原理1.建立电路：通过信令交换和路由选择等步骤，建立源节点和目标节点之间的物理通路。

2.传输数据：建立好的电路可以实现持续的数据传输，数据按照一定的时隙和帧结构进行传输。

3.释放电路：通信结束后，可以通过释放信令来释放已建立的通信电路，以节省资源。

2.3 电路交换技术的优缺点•优点：稳定可靠、时延低、适用于实时性要求较高的应用。

•缺点：资源占用较高、灵活性差、不适合大规模数据传输。

三、电路交换技术的应用3.1 电话交换网电话交换网是电路交换技术最早的应用之一，它通过电话交换机建立起用户之间的通信电路，实现语音通信。

3.2 电路交换网络电路交换网络也被广泛应用于数据通信领域，它可以用于建立计算机之间的通信电路，实现数据传输。

3.3 专线租赁电路交换技术还可以用于租赁专线，例如企业需要建立跨地区的数据通信电路，可以租赁运营商提供的专线服务。

3.4 其他应用领域电路交换技术还可以应用于教育、医疗、娱乐等领域，例如远程教育、远程医疗和视频会议等。

四、电路交换技术的发展趋势4.1 光纤通信的发展随着光纤通信技术的不断发展，光纤可以提供更高的带宽和更远的传输距离，将对电路交换技术的应用带来革命性的变化。

4.2 软件定义网络的兴起软件定义网络（SDN）的出现可以对电路交换技术进行更智能、灵活的控制，提升网络资源的利用率和灵活性。

4.3 云计算和大数据的发展云计算和大数据的兴起将对电路交换技术带来更大的挑战和机遇，需要适应新的业务需求和应用场景。

电路交换技术的应用及发展100多年前出现的电报以及电话，改变了古代简单效率极低的通信方式，让沟通变得迅捷无比。

沟通方式的改变，极大限度得改变了世界，让信息得以在世界极大范围极小时间得到共享，可以说，通信的进步，是世界进步最强有力的支持之一。

进过100多年的演变，电话至今在我们的生活中扮演着举足轻重的角色，可以说，一个在社会上产于生存建设的人，若没有电话，那会是一种怎样的不便。

在着一百多年以来，出现了很多更为合理更为复杂的交换方式，然而，一百多年来，电话交换机虽然数经换代，依然还是电路交换方式。

虽然相对其他交换技术而已传输速率比较低，但是其交换处理简单，延时性低是其他交换技术不可比拟的优势。

利用电路交换进行一次通信一般分为三个阶段，即呼叫建立，通话以及拆线三个过程。

呼叫建立连接：当拨号的信令通过许多交换机到达被叫用户所连接的交换机时，该交换机就向用户的电话机振铃；在被叫用户摘机且摘机信号传送回到主叫用户所连接的交换机后，呼叫即完成，这时从主叫端到被叫端就建立了一条连接。

通话过程。

通话结束挂机后，挂机信令告诉这些交换机，使交换机释放刚才这条物理通路。

这种必须经过“建立连接--通信--释放连接”三个步骤的连网方式称为面向连接的。

电路交换必定是面向连接的。

电路交换又分为时分交换和空分交换两种方式。

时分交换是把时间划分为若干互不重叠的时隙，由不同的时隙建立不同的子信道，通过时隙交换网络完成话音的时隙搬移，从而实现入线和出线间话音交换的一种交换方式。

时分交换的关键在于时隙位置的交换，而此交换是由主叫拨号所控制的。

为了实现时隙交换，必须设置话音存储器。

在抽样周期内有n个时隙分别存入n个存储器单元中，输入按时隙顺序存入。

若输出端是按特定的次序读出的，这就可以改变时隙的次序，实现时隙交换。

空分交换是指在交换过程中的入线通过在空间的位置来选择出线，并建立接续。

通信结束后，随即拆除。

比如，人工交换机上塞绳的一端连着入线塞孔，由话务员按主叫要求把塞绳的另一端连接被叫的出线塞孔，这就是最形象的空分交换方式。

电路交换技术随着计算机和网络技术的快速发展，电路交换技术也逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。

电路交换技术是指建立起一条专用通信线路，以传送数字或模拟信号的一种通信技术。

这种通信方式可用于电话、传真等通信领域。

电路交换技术在通信中具有不可替代的优势。

首先，它与无线电通信相比，信号质量更加稳定，无干扰且保证通信可靠。

其次，电路交换技术的通信速度和连接速度都比其他技术更快，可以快速建立和撤销连接。

最后，它能够提供高保密性的通信，确保通信内容和通信方的隐私不被泄漏。

电路交换技术的实现主要通过成对的接续器来实现，它们被称为开关机，分别连接着不同的通信线路。

当一方主动呼叫另一方时，开关机便可将两个线路连接在一起，建立起一条专用通信线路。

在通信结束后，开关机会自动分离两条线路，回到待机状态。

在应用方面，电路交换技术在许多领域都有广泛的应用。

在电话通讯领域，它是唯一的通信技术，能够保证电话通信的可靠性和质量。

在传真通讯领域，也常用到电路交换技术，以确保传真内容的清晰度和正确性。

此外，电路交换技术在安防系统、工业自动化和数据传输等领域也有着广泛的应用。

不过，应该注意的是，电路交换技术相比于其他通信技术，在建立连接时需要较长的时间，且费用较高。

同时，在连接建立后，双方的对话也必须持续下去，直到通信结束。

因此，电路交换技术应用时需根据需要和情况进行选择。

总的来说，电路交换技术是一种传统的通信技术，但它在通信质量、连接稳定性以及保密性方面具备其他技术无法替代的优势。

在实际应用中，我们需要根据情况和需要，选择合适的通信技术，以实现高效、便捷和可靠的通信。

电路交换课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握电路交换的基本原理和应用，通过学习，学生应能：1.描述电路交换的基本概念、原理和特点。

2.分析并解释电路交换网络的工作原理和流程。

3.运用电路交换的原理解决实际问题。

在技能目标方面，学生应能：1.熟练使用电路交换网络的相关设备和仪器。

2.掌握电路交换网络的调试和维护方法。

在情感态度价值观目标方面，学生应能：1.认识电路交换在现代通信中的重要性，增强学习的积极性。

2.培养严谨的科学态度，提高解决实际问题的能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.电路交换的基本概念：电路交换的定义、特点和应用。

2.电路交换网络的工作原理：电路交换网络的构成、工作流程和信号传输。

3.电路交换的实现技术：交换设备、传输设备和控制设备。

4.电路交换的优化和扩展：电路交换网络的容量优化、信道分配和质量控制。

教学大纲将按照以上内容进行和安排，确保学生系统地掌握电路交换的知识。

三、教学方法为了提高教学效果，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过讲解电路交换的基本原理和应用，使学生掌握基本概念。

2.讨论法：学生进行小组讨论，深入理解电路交换的原理和实际应用。

3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解电路交换在通信领域的应用。

4.实验法：通过实验操作，使学生熟练掌握电路交换网络的相关设备和调试方法。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：《电路交换原理与应用》。

2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作课件和教学视频，帮助学生形象地理解电路交换的概念。

4.实验设备：提供电路交换网络实验所需的设备，让学生动手实践，提高实际操作能力。

五、教学评估本课程的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的情况，了解学生的学习态度和理解程度。

2.作业：布置相关的习题和项目，要求学生在规定时间内完成，以此评估学生的掌握情况。

$2.3.1 电路交换(Circuit Switching)电话交换是使⽤电路交换技术的典型例⼦。

采⽤电路交换技术进⾏数据传输期间,在源节点与⽬的节点之间有⼀条利⽤中间节点构成的专⽤物理连接线路,直到数据传输结束。

如果两个相邻节点之间的信道容量很⼤时,这两个相邻节点之间可以复⽤多条电路。

⽤电路交换技术完成数据传输要经历以下电路建⽴、数据传输、电路拆除三个过程:1.电路建⽴如同打电话先要通过拨号在通话双⽅间建⽴起⼀条通路⼀样,在传输数据之前,也要先经过呼叫过程建⽴⼀条端到端(站到站)的电路。

例如,H1站要与H3站建⽴⼀个连接,典型的做法是,H1站先向与之连接的A节点提出请求,然后A节点在通向C节点的路径中找到下⼀个⽀路。

⽐如,根据路径信息,A节点选择经B节点的电路,在此电路上分配⼀个未⽤的通道(使⽤时分多路复⽤四M或频分多路复⽤FDM),并告诉B它还要连接C节点;B再呼叫C,建⽴电路BC,最后,节点C完成到H3站的连接。

这样在A与C之间就有了⼀条专⽤电路ABC,⽤于H1站与H3站之间的数据传输。

其间,会有如下⼏种特殊情况发⽣:若AB电路的通信容量已经饱和或B 出故障,则A呼叫B失败,此时A就要另辟途径呼叫F,最后可能建⽴电路应℃;若B呼叫C失败,则B可以去呼叫E,再由E呼叫C,建⽴ABEC电路;若由于暂时的阻塞或永久性的故障,所有途径都试过后仍不能建⽴连接,那么A到C就不能传送数据。

2.数据传输电路mc建⽴了以后,数据就可以从A发送到B,再由B交换到C:C也可以经B向A发送数据。

这种数据传输有最短的传播延迟,并且没有阻塞的问题,除⾮有意外的线路或节点故障⽽使电路中断。

在整个数据传输过程中,所建⽴的电路必须始终保持连接状态。

3.电路拆除数据传输结束后,由某⼀⽅(A或C)发出拆除请求,然后逐节拆除到对⽅节点。

被拆除的信道空闲后,就可被其它通信使⽤。

电路交换⽅式的优点是数据传输可靠、迅速,数据不会丢失且保持原来的序列。